21st Century C， 2nd Edition

第12章. 並列スレッド

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今夜は99回転だ。

グリーン・デイ、"99 Revolutions"

ここ数年で販売されたほぼすべてのコンピューターは、多くの電話機でさえもマルチコアである。キーボードとモニターを備えたコンピューターでこの文章を読み取っているのなら、自分のコンピューターがいくつのコアを搭載しているかは、キーボードとモニターを経由して知ることができるかもしれない：

• Linux:grep cores /proc/cpuinfo

• マックだ：sysctl hw.logicalcpu

• Cygwinだ：env | grep NUMBER_OF_PROCESSORS

シングルスレッド・プログラムでは、ハードウェア・メーカーが与えてくれたリソースをフルに活用できない。幸いなことに、プログラムを並行並列スレッドを持つものに変えるのにそれほど時間はかからない。この章では、以下のことを説明する：

• 並行Cコードを書くために存在するいくつかの標準と仕様の概要を簡単に説明する。

• for 、ループをマルチスレッド化するOpenMPコードの一行。

• OpenMPまたはpthreadsでコンパイルするために必要なコンパイラー・フラグに関する注意事項

• 魔法の一行を使っても大丈夫な場合について、いくつか考えてみた。

• map-reduceを実装するには、その1行を別の節で拡張する必要がある。

• GUIベースのプログラムのUIとバックエンドのように、いくつかの異なるタスクを並列実行するための構文である。

• C の_Thread_local キーワードは、グローバル静的変数のスレッドプライベートコピーを作成する。

• クリティカル領域とミューテックス

• OpenMPにおける原子性変数

• 連続した一貫性についての簡単なメモと、それを必要とする理由

• POSIXスレッドとOpenMPとの違い

• C原子を介した原子スカラー変数

• C原子を介した原子構造体

この章もまた、標準的なC言語の教科書に欠けているものに基づいている。市場を調査したところ、OpenMPを扱った一般的なCの教科書は1冊も発見できなかった。そのため、ここでは、スレッド理論に関する完全な本を参照する必要がなくなるかもしれない程度に、始めるのに十分な内容を提供する。

しかし、並行プログラミングのトピックに特化した本があり、その多くはC言語で書かれている：The Art of Concurrency:A Thread Monkey's Guide to Writing Parallel Applications;Multicore Application Programming: for Windows, Linux, and Oracle Solaris;Introduction to Parallel Computing (2nd Edition)を参照のこと。キャッシュ最適化の詳細や、便利なOpenMPプラグマの網羅的なリスト（これはインターネット検索エンジンで十分だ）については触れない。

環境

スレッド機構が標準Cの一部となったのは2011年12月の改訂からである。そのため、いくつかの選択肢がある：

• POSIXスレッド。pthreads標準は1995年頃のPOSIX v1で定義された。pthread_create 関数は、ある形式の関数を各スレッドに代入することで動作する。したがって、適切な関数インタフェースと、通常はそれに付随する構造体を書かなければならない。 ...